TMS на основе коэффициента спектральной корреляции (STMS)

Считается, что терапевтический эффект повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (рТМС) для лечения большого депрессивного расстройства (БДР) зависит от вовлечения функциональных сетей мозга (ФН). Взаимодействие зависит от взаимодействия между частотой стимуляции rTMS и предпочтительной частотой колебаний целевой сети для этого человека. Мы сообщаем здесь о новом методе опроса цели лечения левой дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) для определения оптимальной частоты включения лобно-теменной контрольной сети (FCN) для каждого человека. 23 субъекта с БДР стимулировали 40 сериями импульсов rTMS с частотами, варьирующимися от 3 до 17 Гц с шагом 0,2 Гц, плюс отдельная стимуляция прерывистым тета-всплеском (iTBS), всего 70 опросов частот. Вовлечение ЛН оценивали с помощью непрерывной записи ТМС-ЭЭГ с массивом высокой плотности и измерения изменения плотности коэффициента спектральной корреляции (СКК) между левой ДЛПФК и другими областями мозга после каждого опроса. У всех испытуемых была одна или несколько полос частот, которые показали высокие значения SCC в нескольких FN, независимо от частоты опроса. Те субъекты, которые продемонстрировали клинический ответ на rTMS 10 Гц, показали увеличение SCCD по сравнению с соединениями FCN в ответ на опрос 10 Гц, но не в ответ на опрос в других диапазонах. Существовала сильная связь между увеличением SCCD в FCN и степенью улучшения депрессивных симптомов как через 2, так и через 6 недель лечения. Эти данные свидетельствуют о том, что плотность SCC может быть полезна для определения частот стимуляции rTMS, которые связаны с терапевтическим эффектом при БДР. В этом исследовании будет изучена возможность использования этих результатов, чтобы определить, может ли лечение rTMS, определяемое SCC, принести пользу субъектам с большим депрессивным расстройством.

ВВЕДЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ

Сообщалось, что повторная транскраниальная магнитная стимуляция (рТМС) облегчает симптомы большого депрессивного расстройства (БДР) при применении на различных частотах стимуляции: 1, 5, 10, 15, 18 и 50 Гц (стимуляция тета-всплеска или TBS). ) все сообщали о клинической пользе. Трудно сравнить эффективность этих разных частот стимуляции из-за различий в дизайне исследований и ограничений размера выборки, но есть убедительные доказательства эффективности каждой из этих частот при применении к одной или нескольким мишеням стимуляции.1 Непосредственных исследований для сравнения различных частот стимуляции у отдельных субъектов, чтобы определить, имеют ли люди сходные клинические реакции на более чем одну частоту стимуляции, не проводилось.

Одна особенность, которая является общей для всех частот rTMS, заключается в том, что во время продолжающейся стимуляции как импульсы нейронов, так и продолжающиеся колебания синхронизируются с частотой стимуляции (Fröhlich and McCormick, 2010; Thut et al., 2011). Предполагается, что эта модуляция колебательной активности головного мозга лежит в основе терапевтических эффектов рТМС при БДР. Было показано, что вовлечение колебаний мозга изменяет активность мозга в различных функциональных сетях (FN), при этом изменения колебаний связаны с изменениями в выполнении задач, локальной колебательной активностью, паттернами связности, а в случае двигательных сетей - корково-спинальной связью.

Различные частоты стимуляции rTMS по-разному влияют на вовлеченность FN и выполнение задачи. Эти дифференциальные эффекты согласуются с тем фактом, что БС имеют одну или несколько предпочтительных резонансных частот, которые опосредуют связь как внутри сетей, так и между ними (Hacker et al., 2017, , , Эффекты стимуляции рТМС зависят от взаимодействия между частотой стимуляции и продолжающаяся колебательная активность целевых ФН: колебательный паттерн конкретной стимулируемой области мозга (измеряемый с помощью электроэнцефалографии [ЭЭГ]) является основным фактором, определяющим взаимодействие rTMS с ассоциированными ФН (ами)3, и эффекты на производительность сети.

Лобно-теменная контрольная сеть (FCN) представляет особый интерес при БДР, поскольку при БДР она нарушена, при этом степень дисфункции связана с тяжестью депрессивных симптомов. Наиболее часто используемой нейроанатомической мишенью для стимуляции rTMS является левая дорсолатеральная префронтальная кора (DLPFC), которая является критическим центром FCN. Кроме того, FCN играет решающую роль, объединяя функции множества других FN. , , 10 Гц является наиболее часто используемой стимуляцией rTMS для стимуляции левой мишени DLPFC, но не было установлено, что эта частота оптимальна для вовлечения FCN. Множественные частоты стимуляции по-разному влияют на FCN, изменяя взаимодействие FCN с сетью режима по умолчанию (DMN) с возбуждающего на тормозящее. Этот вывод согласуется с тем фактом, что регулировка частоты стимуляции влияет на то, какие узлы в пределах одного ЛН задействованы, в какой степени стимуляция рТМС затрагивает локальные по сравнению с локальными. отдаленные сетевые модули и выборочно изменяет взаимодействие между ЛН и аффилированной областью мозга. Известно, что связь FCN обеспечивается несколькими частотами в диапазоне от 2 Гц (дельта-диапазон) до 20 Гц (бета-диапазон) (Johnson et al., 2019; Lopez et al., 2019; Cooper et al., 2015; 18).

Настоящее исследование было проведено, чтобы определить, можно ли определить дифференциальное влияние частоты лечения rTMS на вовлечение FCN во время лечения MDD rTMS путем изучения частотной связи в широком спектре частот стимуляции в FCN. Недавно сообщалось, что изменения в спектральной связности всего мозга в полосе частот (альфа-спектральная корреляция или SC) от до до и после первого сеанса 10 Гц rTMS, примененного к левой DLPFC, прогнозировали исход после курса 30 процедур rTMS. . В текущем исследовании мы изучили спектральную корреляцию в широком частотном спектре после серии «опросов» rTMS в диапазоне от 3 Гц до TBS. Это позволило нам сгенерировать коэффициент спектральной корреляции (SCC) в этом частотном спектре и определить, какие частоты стимуляции приведут к увеличению SCC в пределах FCN. Это исследование предполагает, что: 1) частотная характеристика каждого субъекта будет показывать одну или несколько различных частот стимуляции, которые вызывают увеличение SCC; 2) эти паттерны частотной характеристики будут различаться у разных субъектов, но будут хорошо воспроизводимы у субъектов в течение курса лечения рТМС; и, 3) те субъекты с концентрированным увеличением FCN SCC (повышенная плотность SCC) после опроса с частотой 10 Гц с большей вероятностью продемонстрируют клинический ответ на лечение rTMS с частотой 10 Гц.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основная цель этого исследования - продемонстрировать возможность лечения депрессии с помощью рТМС при частотах стимуляции, отличных от 10 Гц. Цели:

1. определить, показывает ли частотная характеристика каждого субъекта одну или несколько различных частот стимуляции, которые вызвали увеличение SCC;
2. чтобы определить, различаются ли эти образцы частотной характеристики у разных субъектов; и,
3. Собрать пилотные данные для подачи заявки на внешнее финансирование для изучения эффективности лечения рТМС на индивидуальных частотах стимуляции в качестве альтернативы стандартному протоколу 10 Гц.